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美国科学家采用卫星遥感技术测量地下水资源

2018-9-14 9:23:30 来源:中国矿业报

美国国家科学基金会(NSF)日前发布的《科学家使用卫星测量重要的地下水资源》一文提出,采用最新的遥感技术可以让人们看到地表以下含水层水资源量及其变迁,为水资源管理者提供更好的工具,保持地下含水层的健康。

地下含水层的水供应着全球超过15亿人的基本水需求。然而,近几十年来,地下水的过度抽取和干旱导致了一些含水层永久失去了基本的储水能力。NSF资助的隶属于亚利桑那州立大学(ASU)和喷气推进实验室(JPL)的科学家正在使用最新的空间技术衡量这宝贵的自然资源,帮助保持和管理地下含水层的健康。

研究人员将研究目标主要集中在世界上最大的含水层系统之一——位于加利福尼亚中央山谷地区,测量其地下水量和储存容量。他们的研究结果发表在美国地球物理学联合会水资源研究期刊上。加利福尼亚州的中央山谷是一个重要的农业中心,面积约2万平方英里。该地区每年农业生产额达到170亿美元左右,占美国农业生产额的25%以上。中央河谷地下含水层为人类和湿地提供水源,供应美国总体地下水需求的20%左右。由于干旱和人口增加,该地区被列为世界上地下水压力最大的地区之一。该研究利用几种基于卫星地球遥感技术的数据收集功能,获取了中央河谷含水层更精确和更高分辨率的视图。他们利用这些高科技的遥感技术,分析了2007年~2010年的干旱数据,并绘制了整个加利福尼亚中央山谷的地下含水层地图。

研究人员利用星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术和实测的中央山谷数千口井地下水水位取样数据计算了地面沉降(当含水层上方和周围的土向下移动),研究发现,在2007年~2010年期间,中央山谷南部地区的地平面下降接近32英寸,这通常是几十年的地面下沉量。通过太空雷达卫星可以发现,中央山谷某些地区的地下水已经严重透支,部分含水层已经永久性地改变为粘土层,导致地面快速下沉。在2007年~2010年的干旱期间,当水位下降且含水层系统中的粘土层被永久压实时,高达2%的存储容量完全丧失。也就是说,这种地区的含水层无法通过自然补给恢复存储容量,这意味着在雨季,中央山谷没有足够的空间储存水,将使未来干旱期间地下水供应更加稀缺。

通过对不同地区地下水的监测和分析,研究人员指出,不同地区受到的长期干旱的影响,在严重程度、气候条件、地下水地质和水资源管理方法方面存在差异。该项研究将使决策者能够准确地管理水资源并规划未来的水资源分配。□

(牛艺博)

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